Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi

Yıl 2017, Cilt: 7 Sayı: 1, 218 - 227, 01.01.2017

Rıfat Hacıoğlu , Aytaç Altan , Kerem Köksal

Öz

Bu çalışmada, görsel çizgi rota takibi için İnsansız Hava Aracı İHA üzerinde bulunan 3 eksenli yalpanın dış bozucu etki altında model öngörülü denetimi gerçekleştirilmektedir. İHA ile görsel çizgi takibi için Tanjant Vektör Alan Kılavuz TVAK yöntemi kullanılmaktadır. Dış ortam ve kapalı ortamda yapılan testlerde, ön tanımlaması yapılan çizginin görüntü işleme algoritmalarıyla tespiti ve sonrasında TVAK yöntemi kullanılarak rota takip işlemi gerçekleştirilmektedir. İHA’nın alçak ve yüksek irtifa uçuşlarında rota takibi başarım oranları deneysel olarak gözlemlenmektedir. Elde edilen sonuçlar PID denetime sahip yalpadan elde edilen veriler ile karşılaştırılmaktadır. Dış bozucu etki altında TVAK yöntemi ile rota takibi için İHA üzerindeki 3 eksenli yalpanın MPC denetiminde PID ile denetime göre başarılı sonuçlar elde edilmektedir

Anahtar Kelimeler

Görsel çizgi takibi, İnsansız Hava Aracı İHA, Model öngörülü denetim, Tanjant Vektör Alan Kılavuzu TVAK, Yalpa denetimi

Model Predictive Control Gimbal on Unmanned Aerial Vehicle for Visual Line Tracking With Vector Field Guidance

Öz

Bu çalışmada, görsel çizgi rota takibi için insansız hava aracı İHA üzerinde bulunan 3 eksenli yalpanın dış bozucu etki altında Model Öngörülü Denetimi MPC gerçekleştirilmiştir. İHA ile görsel çizgi takibi için Tanjant Vektör Alan Kılavuz TVAK yöntemi kullanılmıştır. Dış ortam ve kapalı ortamda yapılan denemelerde, ön tanımlaması yapılan çizginin görüntü işleme algoritmalarıyla tespiti ve sonrasında TVAK yöntemi kullanılarak rota takip işlemi gerçekleştirilmiştir. İHA’nın alçak ve yüksek irtifa uçuşlarında rota takibi başarı oranları deneysel olarak gözlemlenmiştir. Elde edilen veriler PID denetime sahip yalpa ile elde edilen veriler ile karşılaştırılmıştır. Dış bozucu etki altında TVAK yöntemi ile rota takibi için İHA üzerindeki 3 eksenli yalpanın MPC denetiminde PID ile denetime göre başarılı sonuçlar elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Model Öngörülü Denetleyici MPC, Görsel Çizgi Takibi, Vektör Alan Kılavuzu, İnsansız Hava Aracı İHA, Yalpa.

Kaynakça

• Altan, A., Hacıoğlu, R. 2014. The controller of the camera used in target tracking for unmanned vehicle with model predictive controller. 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference, pp. 1686-1689, Trabzon.
• Backman, J., Oksanen, T., Visala, A. 2012. Navigation system for agricultural machines: Nonlinear Model Predictive path tracking. Comp. Elect. Agric., 82: 32-43.
• Bemporad, A., Borrelli F., Morari, M. 2002. Model predictive control based on linear programming the explicit solution. IEEE Trans. Auto. Cont., 47(12): 1974-1985.
• Böck, M., Kugi, A. 2014. Real-time Nonlinear Model Predictive Path-Following Control of a Laboratory Tower Crane. IEEE Trans. Cont. Sys. Tech., 22(4): 1461-1473.
• Camacho, EF., Bordons, C. 2007. Model Predictive Control, Second Edition, Springer Verlag London Limited, 405 pp.
• Chen, H., Chang, K., Agate, CS. 2013. UAV Path Planning with Tangent-plus- Lyapunov Vector Field Guidance and Obstacle Avoidance. IEEE Trans. Aero. Elec. Sys., 49: 840-856.
• Chung, CF., Göktoğan, AH., Cheang K., Furukawa, T. 2006. Distributed Simulation of Forward Reachable Set-Based Control for Multiple Pursuer UAVs. SimTecT 2006 Conference, pp. 171-177, Melbourne, Australia.
• Clarke, DW., Mohtadi, C., Tuffs, PS. 1987. Generalized Predictive Control Part II Extensions and Interpretations. Automatica, 23(2): 149-160.
• Duda, RO., Hart, PE. 1972. Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures. Comm. ACM, 15(1): 11-15.